RAL 寄存器模型 --- 概述

芯片儿的成长计

已于 2024-02-28 15:28:33 修改

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分类专栏：芯片验证文章标签： arm

于 2024-02-28 15:11:53 首次发布

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本文介绍了在UVM验证环境中如何使用寄存器模型简化寄存器访问，包括寄存器检测方法、寄存器模型的作用（如解耦Scoreboard和Sequence、简化流程等）、Froutdoor和Backdoor的访问方式，以及RAL模型的层次结构，重点阐述了Adapter在模型中的关键作用和连接机制。

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寄存器模型概述

1.为什么要使用寄存器模型？

在复杂的UVM验证环境中，访问DUT中的寄存器可能会涉及到多个模块和层级的交互。初学者可能会发现手动处理这些交互过于复杂。

使用UVM寄存器模型，验证工程师可以直接调用内置的函数来访问寄存器，而无需处理复杂的交互过程。

1）寄存器检测的方法

通常来说，DUT中会有一组控制端口，通过控制端口，可以配置DUT中的寄存器，DUT可以根据寄存器的值来改变其行为。这组控制端口就是寄存器配置总线。

a. 无寄存器模型：

启动读写的sequence进出完成，sequence产生的读写事物通过sequencer传入到对应的driver当中，driver讲对应的信号驱动给dut中，dut根据驱动的信号做出相应的动作，如改变寄存器的值或者返回寄存器的值，monitor再从接口上捕获到接口信息，可以判断drive操作的哪个寄存器以及对应的值，再讲信息送到sb中，进行对比。

这个方法很难在其他组件中在适当的时间启动读写寄存器。

ral提供了用于对设计当中的寄存器和存储器进行建模的register model，是一套数据结构，需要使用他们建立寄存器模型。

b.有寄存器模型：

有了寄存器模型之后，scoreboard只与寄存器模型打交道，无论是发送读的指令还是获取读操作的返回值，都可以由寄存器模型完成。有了寄存器模型后，可以在任何耗费时间的phase中使用寄存器模型以前门访问或后门（BACKDOOR）访问的方式来读取寄存器的值，同时还能在某些不耗费时间的phase（如check_phase）中使用后门访问的方式来读取寄存器的值。

前门访问与后门访问是两种寄存器的访问方式。所谓前门访问，指的是通过模拟cpu在总线上发出读指令，进行读写操作。在这个过程中，仿真时间（$time函数得到的时间）是一直往前走的。

UVM寄存器模型的本质就是重新定义了验证平台与DUT的寄存器接口，使验证人员更好地组织及配置寄存器，简化流程、减少工作量。

2）寄存器模型的作用

解耦Scoreboard和Sequence：
有了寄存器模型，Scoreboard可以通过寄存器模型间接访问DUT中的寄存器和存储器，而不需要直接与Sequence紧密耦合。这种解耦使得Scoreboard的设计更加灵活，能够更好地适应复杂的验证环境。

简化寄存器访问流程：
使用寄存器模型提供的API，Scoreboard可以直接对寄存器和存储器进行访问，而不需要通过Sequence来启动访问操作。这简化了寄存器访问的流程，提高了验证环境的可维护性和可扩展性。

提供读写接口：
寄存器模型提供了read和write等接口，使得Scoreboard可以方便地读取寄存器的值或向指定的寄存器写入值。这种直接的读写接口使得Scoreboard能够更加灵活地与DUT进行通信和交互。

事务转换器的使用：
为了让寄存器模型能够与Sequence进行交互，通常需要使用事务转换器。这个转换器能够将寄存器模型产生的事务类型转换成Sequence能够接受的类型，从而实现寄存器模型与Sequence之间的无缝连接和通讯。

寄存器模型与Sequencer的连接：
通过事务转换器，寄存器模型和Sequencer得以连接。这样一来，寄存器模型就可以直接与DUT进行通信，而不需要依赖于Sequence的启动，从而进一步简化了验证流程和提高了效率。

3）Froutdoor

scoreboard或者是平台的其他组件当中，调用寄存器模型的相关API进行寄存器访问时，寄存器模型会根据这个API以及寄存器的名称自动产生出一个类型为uvm_reg_item的事物对象。

比如，如果是read操作，那么这个对象中的操作类型就是独操作，访问的地址会根据寄存器的名称，register name自动生成。接着，寄存器模型会将这个事物对象进一步进行转换，转换为uvm_reg_ bus_op类型的事物对象。并将事物对象传入adapter转换器，转换器再将其转换为sequencer可接受的事物类型。sequencer在收到后，通过driver驱动到相应的dut，最终返回相应的值。

下面是一个简单的伪代码示例，展示了如何使用寄存器模型进行寄存器的读取操作：

import uvm_pkg::*;

class scoreboard extends uvm_component;
    // 寄存器模

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